ES2608893T3

ES2608893T3 - Aparato y método para mejorar la mezcla en la inyección axial de materiales en pistolas de pulverización térmica

Info

Publication number: ES2608893T3
Application number: ES08165482.4T
Authority: ES
Inventors: Felix Andreas Muggli; Marc Dr. Heggemann; Ronald J. Molz
Original assignee: Oerlikon Metco US Inc
Current assignee: Oerlikon Metco US Inc
Priority date: 2007-10-24
Filing date: 2008-09-30
Publication date: 2017-04-17
Anticipated expiration: 2028-09-30
Also published as: EP2212028B1; WO2009054975A1; RU2008142150A; AU2008230066B2; CA2640854C; RU2465963C2; EP2212028A4; EP2212028A1; CN101417273B; ES2441579T3; CN101417273A; US7836843B2; CN106861959B; JP2009131834A; US20090110814A1; US7989023B2; EP2052788B1; AU2008230066A1; US20110045197A1; EP2052788A1

Abstract

Un método para realizar un proceso de pulverización térmica, que incluye: el calentamiento y/o la aceleración de un gas para formar una corriente de gas efluente; la alimentación de una corriente portadora que soporta partículas a través de un puerto de inyección axial (114) a dicha corriente de gas efluente para formar una corriente mezcla de ambos; y hacer impactar la corriente mezclada sobre un sustrato para formar un recubrimiento caracterizado por que dicho puerto de inyección axial (114) comprende una pluralidad de cheurones (120) situados en un extremo distal de dicho puerto de inyección axial (114).

Description

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DESCRIPCION

Aparato y metodo para mejorar la mezcla en la inyeccion axial de materiales en pistolas de pulverizacion termica

Esta invencion se refiere en general a dispositivos mejorados para la aplicacion de pulverizacion termica y, mas concretamente, a un inyector de material sin procesar para la inyeccion axial del material sin procesar a un flujo aguas abajo de gas calentado.

Descripcion de la tecnica relacionada

La pulverizacion termica se puede describir, genericamente, como un metodo de recubrimiento, en el que se aporta polvo, u otro material sin procesar, a un flujo de gas energizado, que ha sido calentado, acelerado o ambas cosas. El material sin procesar es capturado por la corriente de gas energizado, del que recibe energfa termica y/o cinetica. Se hace incidir luego el material sin procesar energizado sobre una superficie, a la que se adhiere y sobre la que se solidifica, con lo que se forma un recubrimiento pulverizado termicamente relativamente grueso, mediante el revestimiento repetido de finas capas sucesivas.

Se ha concluido con anterioridad que, en el caso de algunas aplicaciones de pulverizacion termica, la inyeccion axial del material sin procesar a una corriente de gas energizado presenta algunas ventajas frente a otros metodos de inyeccion del material sin procesar. Normalmente, el material sin procesar se alimenta a una corriente en una direccion que habitualmente se describe como inyeccion radial, es decir, en una direccion mas o menos perpendicular a la direccion de desplazamiento de la corriente. La inyeccion radial es la que se usa comunmente, ya que proporciona un metodo eficaz de mezclar partfculas a una corriente de efluente y transfiere, de este modo, la energfa a las partfculas en un plazo breve de tiempo. Este es el caso del plasma, en el que las cortas distancias de pulverizacion y la elevada diferencia termica, exigen una mezcla y una transferencia de energfa rapidas para que el proceso de aplicacion de recubrimientos se pueda realizar de forma adecuada. La inyeccion axial puede presentar una serie de ventajas sobre la inyeccion radial, debido al potencial para controlar mejor la linealidad y la direccion de la trayectoria de las partfculas del material sin procesar cuando se inyectan axialmente. Otras ventajas incluyen tener las partfculas en la zona central de la corriente de efluente, en la que la densidad energetica probablemente sea mayor, lo que permite que el potencial de ganancia energetica de las partfculas sea maximo. Por ultimo, la inyeccion axial tiende a perturbar menos la corriente de efluente que las tecnicas de inyeccion radial que se emplean en la actualidad.

Por ello, en muchas pistolas de proceso de pulverizacion termica, se prefiere la inyeccion axial de partfculas del material sin procesar para inyectar las partfculas, mediante el uso de un gas portador, al gas calentado y/o acelerado, que en esta descripcion se denominara simplemente como efluente. El efluente puede ser plasma, gas calentado electricamente, gas calentado por combustion, gas de pulverizacion en fno o cualquier combinacion de los mismos. La energfa se transfiere desde el efluente a las partfculas de la corriente de gas portador. Debido a la naturaleza del flujo de la corriente y al flujo en dos fases, esta mezcla y la subsiguiente transferencia de energfa, estan limitadas en los flujos axiales y necesitan que las dos corrientes, del efluente y del portador que soporta las partfculas, dispongan de tiempo y distancia de recorrido suficientes como para permitir que la capa ifmite entre los dos flujos se interrumpa y permitir asf que ocurra la mezcla. A lo largo de esta distancia de recorrido se pierde energfa hacia el entorno, por transferencia de calor y por friccion, lo que provoca una perdida de rendimiento. Muchas pistolas de pulverizacion termica que emplean inyeccion axial se disenan con una longitud mayor de lo que normalmente sena necesario, para permitir que se pueda producir esta mezcla y la subsiguiente transferencia de energfa.

El documento FR 2 869 311 muestra un metodo de metalizacion, mediante pulverizacion termica sobre elementos de hormigon, que consiste en la pulverizacion de un metal fundido sobre una superficie que se va a metalizar tras una preparacion. El metodo consta de tres pasos, aumentar la porosidad, la dureza de la superficie y la ductilidad del hormigon empleado durante la produccion de los elementos que se van a metalizar, mediante el uso de un hormigon con fibras; tratar las superficies que se van a metalizar; pulverizar el metal fundido con la ayuda de una pistola termica.

El documento EP 1 369 498 describe un proceso de pulverizacion con llama a gran velocidad, en el que las partfculas de pulverizacion se aceleran en una pulverizacion con llama de gases de combustion. El tubo de polvo y el cuerpo de la tobera exterior forman juntos una tobera de Laval, que acelera la llama de pulverizacion hasta una velocidad de 800 m/s, donde la inyeccion de las partfculas de pulverizacion es axial y centralmente en secciones divergentes de la estructura de la tobera.

Estas limitaciones para mezclar las corrientes del portador que soporta partfculas y de efluente resultan todavfa mas pronunciadas cuando el fluido portador que soporta las partfculas es un lfquido y, en muchos casos, han impedido el uso de la alimentacion de lfquido a pistolas de pulverizacion termica con inyeccion axial. En las tecnicas de inyeccion de lfquidos, el uso de la pulverizacion por gas para producir corrientes de pequenas gotitas, ayuda a que el lfquido se mezcle mas facilmente con la corriente de efluente, lo que permite que la inyeccion de lfquidos funcione del todo, aunque este metodo todavfa necesita una distancia considerable para permitir que se mezclen la corriente de gas y

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de pequenas gotitas y la corriente de efluente y se transfiera energfa. Este metodo produce, ademas, una cierta cantidad de turbulencias en los flujos de las corrientes.

Tambien producen turbulencias otros intentos de promover la mezcla, tales como la introduccion de discontinuidades y la colision de los flujos. La inyeccion radial, comunmente utilizada en procesos de pulverizacion termica, tales como el plasma, para asegurar el mezclado en una distancia corta, tambien produce turbulencias, ya que las dos corrientes se cruzan perpendicularmente. De hecho, la mayona de los metodos mas aceptables de inyeccion que promueven la mezcla rapida en la actualidad, utilizan metodos que introducen turbulencias de forma deliberada como medio de promover la mezcla. La turbulencia sirve para descomponer la capa lfmite entre los flujos y, una vez que se ha logrado esto, puede producirse la mezcla.

A menudo, la turbulencia adicional da como resultado una transferencia de energfa impredecible entre el efluente y la corriente portadora que soporta las partfculas, ya que el campo de flujos se modifica constantemente, produciendo variaciones dentro del campo de flujos que afectan a la transferencia de energfa. La turbulencia representa un proceso caotico y causa la formacion de torbellinos con diferentes escalas de longitud. La mayor parte de la energfa cinetica de los movimientos turbulentos se encuentra en las estructuras de gran escala. La energfa desciende "en cascada" desde las estructuras de gran escala a las de menor escala, por medio de un mecanismo inercial y esencialmente sin viscosidad. Este proceso produce de forma continua estructuras cada vez mas pequenas, lo que da lugar a una jerarqma de torbellinos. Eventualmente, este proceso da lugar a estructuras que son lo bastante pequenas como para que la difusion molecular resulte importante y acabe por producirse la disipacion viscosa de la energfa. La escala a la que ocurre esto es la escala de longitud de Kolmogorov. De este modo, la turbulencia da lugar a la conversion de parte de la energfa cinetica en termica. El resultado es un proceso que produce mas energfa termica que cinetica para la transferencia a las partfculas, lo que limita el rendimiento de tales dispositivos. Complica el proceso con la presencia de mas de una corriente turbulenta y los resultados son impredecibles, como ya se ha dicho.

La turbulencia tambien aumenta la perdida de energfa al entorno, ya que da como resultado la perdida de, por lo menos, una parte de la capa lfmite en el campo de flujo del efluente, y asf promueve la transferencia de energfa al entorno, ademas de fenomenos de friccion en el interior del flujo, cuando los flujos estan confinados entre paredes. Para un flujo en un tubo, el descenso de la presion en un flujo laminar es proporcional a su velocidad, mientras que, para un flujo turbulento, el descenso de la presion es proporcional al cuadrado de su velocidad. Esto es un buen indicador de la escala de la perdida de energfa hacia el entorno y por friccion interna.

Por todo ello, la tecnica necesita un metodo y un aparato mejorados que promuevan la mezcla rapida del material inyectado axialmente en pistolas de proceso de pulverizacion termica y que, como resultado de esto, limite tambien la generacion de turbulencias en el flujo.

La invencion tal y como se ha descrito aporta un metodo y un aparato mejorados para promover la mezcla de partfculas alimentadas axialmente en una corriente portadora con una corriente de efluente calentado y/o acelerado, sin producir turbulencias significativas, ni en las corrientes de efluente ni en el portador. Las realizaciones de la invencion utilizan un aparato de pulverizacion termica que tiene un puerto u orificio de inyeccion axial con una boquilla en forma de cheuron. A efectos de esta solicitud, el termino "boquilla en forma de cheuron" puede designar cualquier tipo de boquilla que no sea uniforme circunferencialmente.

Una realizacion de la invencion aporta un metodo para realizar un proceso de pulverizacion termica (donde, a efectos de la invencion, el termino "proceso de pulverizacion termica" puede incluir tambien procesos de pulverizacion en fno). El metodo incluye los pasos para calentar y/o acelerar un gas efluente para formar una corriente de gas efluente a alta velocidad; alimentar una corriente que soporta partfculas a traves de un puerto de inyeccion axial a dicha corriente de gas efluente para formar una corriente mezclada, en donde dicho puerto de inyeccion axial tiene una pluralidad de cheurones situados en un extremo distal de dicho puerto de inyeccion axial, y hacer impactar la corriente mezclada sobre un sustrato para formar un recubrimiento.

En otra realizacion, la invencion aporta un aparato de pulverizacion termica que incorpora un medio para calentar y/o acelerar una corriente de gas efluente; un puerto de inyeccion configurado para alimentar de forma axial una corriente que soporta partfculas a dicha corriente de gas efluente, teniendo dicho puerto de inyeccion axial una pluralidad de cheurones situados sobre un extremo distal de dicho puerto de inyeccion axial y una boquilla en conexion para fluidos a dicho medio acelerador y a dicho puerto de inyeccion.

En una realizacion mas de la invencion, se proporciona un aparato de pulverizacion termica. El aparato incorpora un componente para la aceleracion del gas efluente, configurado para producir una corriente de gas efluente; un puerto de inyeccion axial con una pluralidad de cheurones, configurado para alimentar axialmente una corriente de fluido a dicha corriente de gas efluente; y una boquilla en conexion para fluidos con dicho componente para la aceleracion del gas efluente y con dicho puerto de inyeccion.

En una realizacion mas, se proporciona un puerto de inyeccion axial para una pistola de pulverizacion termica. El puerto de inyeccion incorpora un tubo cilmdrico con una entrada y una salida, estando dicha entrada configurada de

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modo que pueda recibir un flujo de fluido a traves de dicho tubo cilmdrico y comprendiendo dicha salida una pluralidad de cheurones distribuidos de forma radial alrededor de la circunferencia de dicha salida.

Se senalaran otras ventajas adicionales de la invencion en la descripcion posterior, algunas de las cuales resultaran obvias de la descripcion, o se pueden descubrir a partir del uso practico de la invencion. Se pueden obtener y conseguir las ventajas de la invencion por medio de los instrumentos y sus combinaciones especialmente senalados a continuacion en la presente memoria.

Los dibujos que la acompanan, incluidos para facilitar una comprension adicional de la invencion y que se han incorporado a y son parte de esta memoria, ilustran realizaciones de la invencion y, junto con la descripcion, explican los principios de la invencion. En los dibujos:

La Figura 1 muestra un esquema de una pistola de pulverizacion termica adecuada para utilizar en una realizacion de la invencion;

La Figura 2 muestra un corte esquematico de las zonas de la camara de combustion y de la boquilla de salida de una pistola de pulverizacion termica, de acuerdo con una realizacion de la invencion;

La Figura 3 muestra un esquema del extremo distal de un puerto de inyeccion axial convencional;

La Figura 4 muestra un esquema detallado del extremo distal de un puerto de inyeccion axial que incorpora cheurones, de acuerdo con una realizacion de la invencion.

La Figura 5 muestra un esquema detallado del extremo distal de un puerto de inyeccion axial que incorpora cheurones, de acuerdo con otra realizacion de la invencion.

La Figura 6 muestra el cambio de la superficie lfmite entre dos flujos emitidos por una boquilla a lo largo de una distancia recorrida, de acuerdo con una realizacion de la invencion.

La Figura 7 muestra un esquema de una corriente de partfculas a la velocidad de inyeccion axial sin emplear cheurones.

La Figura 8 muestra un esquema de una corriente de partfculas a la velocidad de inyeccion axial empleando cheurones sin inclinacion, de acuerdo con una realizacion de la presente invencion;

La Figura 9 muestra un esquema de una corriente partfculas a la velocidad de inyeccion axial empleando cheurones inclinados 20 grados hacia afuera, de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.

A continuacion, se hara referencia en detalle a las realizaciones preferidas de la presente invencion, ejemplos de la cual se muestran en los dibujos adjuntos.

La Figura 1 muestra un esquema de una pistola de pulverizacion termica tfpica 100 que se puede emplear de acuerdo con la presente invencion. La pistola incorpora un alojamiento 102 que incorpora un tubo 104 de suministro de gas combustible y un tubo 106 de suministro de oxfgeno (u otro gas). El tubo 104 de suministro de gas combustible y el tubo 106 de suministro de oxfgeno vacfan en una camara de mezcla 108 en la que se combinan el combustible y el oxfgeno y son alimentados a una camara de combustion 110 a traves de una pluralidad de puertos 112 que generalmente se encuentran distribuidos de forma radial en torno a un puerto 114 de inyeccion axial del material sin procesar y del fluido portador. El alojamiento 102 de la pistola tambien incorpora un tubo de suministro para el material sin procesar y para el fluido portador 116. El tubo del material sin procesar y del fluido portador vacfan en la camara de combustion 110, con el puerto de inyeccion axial generalmente alineado axialmente con la boquilla de salida 118 de la pistola 100 de pulverizacion termica.

En funcionamiento, la mezcla de oxfgeno y combustible entra en la camara de combustion a traves de los puertos 112 y el material sin procesar y el fluido portador salen por el puerto de inyeccion axial 114 de forma simultanea. La mezcla de oxfgeno y combustible se enciende en la camara de combustion y acelera el material sin procesar hacia la boquilla de salida 118. La idoneidad de la mezcla de las dos corrientes de flujo - el gas efluente encendido procedente de los puertos radiales 112, indicado como F1, y la corriente de gas portador/material sin procesar procedente del puerto de inyeccion axial 114, indicado como F2- afecta a la eficacia del proceso de pulverizacion termica. La mezcla del material sin procesar con el flujo de gas calentado y la subsiguiente transferencia de energfa se pueden optimizar mediante el empleo de una boquilla con cheuron con muesca en el puerto de inyeccion axial 114.

En la realizacion en la Figura 1, el tubo 104 de suministro de gas combustible, el tubo 106 de suministro de oxfgeno, la camara de mezcla 108, la camara de combustion 110 y el conjunto de puertos 112, se pueden considerar, en general, como componentes o medios necesarios para acelerar una corriente de gas efluente. Otros procesos de pulverizacion termica pueden emplear componentes y gases diferentes para la aceleracion del efluente, que son igualmente aplicables para la presente invencion. Las realizaciones de la presente invencion son aplicables para un amplio rango de procesos de pulverizacion termica que usan, o potencialmente pueden usar, inyeccion axial. Ejemplos de procesos que se pueden usar con realizaciones de la presente invencion incluyen, pero no se limitan a, la pulverizacion en frio, pulverizacion con llama, pulverizacion de oxi-combustible de alta velocidad (HVOF), pulverizacion de combustible lfquido de alta velocidad (HVLF), pulverizacion de combustible aire de alta velocidad (HVAF), pulverizacion con arco, pulverizacion por plasma, pulverizacion con pistola por detonacion y pulverizacion que utiliza procesos tnbridos que combinan uno o mas procesos de pulverizacion termica. Los fluidos portadores son tipicamente los gases portadores que se usan en las pistolas de pulverizacion termica, incluyendo, pero no limitados

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a, argon y nitrogeno, que incorporan las partfculas tipicas de la pulverizacion termica, cuyos tamanos vanan desde aproximadamente 1 pm a mas de 100 pm, dependiendo del proceso. Una ventaja de la invencion que se puede derivar de la mejora en la mezcla, es la capacidad para procesar caudales de masa de partfculas mas elevados, ya que la mezcla promueve una mejor transferencia de energfa, con una menor perdida energetica. Los fluidos portadores basados en lfquidos que contienen partfculas, o en materiales sin procesar disueltos en solucion, o como precursores, se beneficiaran tambien de la mejora en la mezcla, sobre todo en forma de una corriente de gas pulverizada, generada inmediatamente antes de la salida del puerto de inyeccion axial.

La Figura 2 muestra una vista esquematica de las zonas correspondientes a la camara convergente 110 y a la boquilla de salida divergente 118 de una pistola de pulverizacion en fno. Se muestra el puerto de inyeccion axial 114 con una pluralidad de cheurones 120 en el extremo distal del puerto, delimitando el orificio de salida. Cada uno de los cheurones presenta, generalmente, un perfil triangular. Los cheurones 120 estan situados radialmente - y en algunas realizaciones distribuidos regularmente - alrededor de la circunferencia del extremo distal del puerto de inyeccion axial 114. Introducir los cheurones 120 en el puerto de inyeccion axial 114 aumenta la mezcla entre las dos corrientes de flujos F1 y F2 cuando se encuentran. La energfa de la corriente de efluente que pasa a traves de la camara 110 y se acelera en la boquilla 118 transfiere con mas facilidad las caractensticas termicas y cineticas del flujo de efluente al flujo portador y a las partfculas, con el uso de estos cheurones.

La Figura 3 muestra un esquema del extremo distal de un puerto de inyeccion axial convencional. Por el contrario, la Figura 4 muestra un esquema del extremo distal de un puerto de inyeccion axial 114 que comprende cuatro cheurones 120, de acuerdo con una realizacion de la presente invencion. En algunas realizaciones, cada cheuron 120 presenta una extension con un perfil generalmente triangular del puerto de inyeccion axial 114. En la realizacion de la Figura 4, cada cheuron 120 es paralelo en general a la pared del puerto de inyeccion axial 114 a la que esta unido el cheuron. Otra realizacion, mostrada en el Figura 5, incorpora cheurones 130 que estan acampanados, curvados, doblados o de cualquier otra forma dirigidos radialmente hacia fuera con respecto al plano que define el extremo distal del puerto de inyeccion axial 114. En otra realizacion, los cheurones pueden estar acampanados, curvados, doblados o de cualquier otra forma dirigidos radialmente hacia dentro con respecto al plano que define el extremo distal del puerto de inyeccion axial. Angulos de inclinacion para los cheurones de hasta 90 grados, hacia fuera o hacia dentro, proporcionaran una mezcla mejorada, mientras que los angulos de inclinacion preferidos pueden ser de entre 0 y 20 grados, aproximadamente. Angulos de inclinacion superiores a 20 grados aproximadamente, aunque dan lugar a una mezcla mejorada, pueden tambien tender a producir corrientes en remolino no deseadas y hacen posible que se presenten turbulencias, dependiendo de las velocidades y las densidades relativas del flujo.

Mientras que la Figura 5 muestra los cheurones 130 uniformemente acampanados, otras realizaciones pueden incorporar cheurones acampanados de forma asimetrica, que pueden corresponder a geometnas no simetricas de la pistola, que compensen los efectos de formacion de torbellinos, presentes a menudo en pistolas de pulverizacion termica, u otras necesidades asimetricas deseadas. En otras realizaciones, se pueden usar diferentes formas y/o disposiciones, en vez de formas en cheurones que se muestran en las figuras 4 y 5. A efectos de la presente solicitud, el termino "boquilla en forma de cheuron" puede designar cualquier tipo de boquilla que no sea uniforme a lo largo de su circunferencia. Ejemplos no excluyentes de formas de cheurones diferentes incluyen rectangulos espaciados radialmente, cheurones con puntas curvadas, formas semicirculares y similares. A efectos de la presente solicitud, tales formas alternativas estan incluidos bajo el termino generico de cheurones. En otra realizacion, el grosor de pared de cada cheuron puede disminuir hacia la punta del cheuron.

Se puede emplear practicamente cualquier numero de cheurones para ayudar en el mezclado. En las realizaciones de las figuras 4 y 5 se muestran cuatro cheurones 120, 130 respectivamente. En algunas realizaciones, de 4 hasta como mucho 6 cheurones pueden ser ideales para la mayor parte de las aplicaciones. No obstante, otras realizaciones pueden usar mas o menos cheurones sin salirse del alcance de la presente invencion. En la pistola de pulverizacion termica que se muestra en la Figura 2, el numero de cheurones que hay en el extremo distal del puerto de inyeccion axial 114 puede coincidir con el numero de puertos de inyeccion radial 112 para permitir que la simetna en el patron de flujo de lugar a una mezcla uniforme y predecible dentro de la camara de combustion 110.

En algunas realizaciones, los cheurones que se muestran en las diferentes figuras son, generalmente, una extension uniforme del puerto de inyeccion axial. En otras realizaciones, los cheurones se pueden actualizar a puertos de inyeccion axial convencionales ya existentes mediante, por ejemplo, fijacion mecanica. Las aplicaciones actualizadas pueden emplear abrazaderas, bandas, soldadura, remaches, tornillos o cualquier otra forma de fijacion mecanica conocida en la tecnica. Aunque normalmente los cheurones estanan hechos del mismo material que el puerto de inyeccion axial, no es necesario que los materiales sean los mismos. Los cheurones pueden estar hechos de una variedad de materiales conocidos en la tecnica que son adecuados para los flujos, temperaturas y presiones que se encuentran en el entorno del puerto de suministro axial.

La Figura 6 muestra un esquema con varias secciones transversales generadas por ordenador de una trayectoria de pulverizacion de un flujo modelado para una pistola de pulverizacion termica en una realizacion de la presente invencion. La parte inferior de la figura muestra una vista lateral de la boquilla 118 y del puerto de inyeccion axial 114, mientras que en la parte superior se muestran secciones transversales 204a, 204b, 204c, 204d de las

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trayectorias de los flujos de efluente y portador en varios puntos. En lo que se refiere a la Figura 6, cuando el flujo portador que soporta las partfculas, f2, y el de efluente calentado y/o acelerado, F1, alcanzan los cheurones 120, las diferencias ffsicas, tales como la presion, densidad, etc. entre ambos flujos provocan que el lfmite entre ellos cambie, de la forma de interfaz inicial, que se muestra en la seccion transversal 202 - normalmente cilmdrica, en consonancia con la forma del puerto de inyeccion axial 114 - a una forma similar a una flor o a un asterisco, tal y como se muestra en la seccion transversal 204a, con lo que aumenta el area lfmite compartida entre los flujos F1 y F2. El diferencial de presion que hay entre los flujos F1 y F2 provocara que el flujo de mayor presion - ya sea este el efluente F1 o el portador F2 - acelere radialmente por efecto del diferencial de presion (flujo potencial) al avanzar ambos flujos F1 y F2 a lo largo de la longitud de los cheurones 120, para igualar la presion. Esta aceleracion radial tambien se distorsionara para hacer que el flujo alrededor del cheuron iguale tambien la presion que hay bajo el cheuron. Tal y como se muestra en las secciones transversales resultantes 204b, 204c y 204d, esta forma similar a un asterisco se sigue propagando cuando los flujos F1 y F2 se desplazan juntos, aumentando todavfa mas el area lfmite compartida entre los flujos F1 y F2. Dado que la mezcla de los flujos es funcion del area lfmite, el incremento del area lfmite aumenta tambien la tasa de mezclado, tal y como se muestra en la Figura 6. El empleo de cheurones inclinados hacia dentro o hacia fuera aumenta el efecto de mezclado, ya que incrementa el diferencial de presion entre los flujos, lo que da lugar a una formacion y extension mas rapida a la forma del area lfmite. La inclinacion puede estar dirigida hacia dentro o hacia fuera dependiendo de las propiedades relativas de las dos corrientes y de los efectos deseados.

Se han modelado las trayectorias de pulverizacion que emiten las formas de la boquilla que se muestran en las figuras 3, 4 y 5 en la pistola de pulverizacion en fno, similar a la que se muestra en la Figura 2. La Figura 7 muestra el resultado de un modelo de dinamica de fluidos computacional (CFD) obtenido de una corriente de velocidades de partfculas inyectadas axialmente en un proceso de pulverizacion en fno, como el que se modelo en la Figura 2, sin usar cheurones, tal y como se muestra en la Figura 3.

La Figura 8 muestra los resultados de un modelo CFD obtenido para una corriente de velocidades de partfculas inyectadas axialmente en un proceso de pulverizacion en fno, como el que se modelo en la Figura 2, con el uso de cheurones, tal y como se muestra en la Figura 4, segun una realizacion de la invencion. La aplicacion de modelos CFD para una pistola de pulverizacion en fno con inyeccion axial ha mostrado una mejora cuantificable en la mezcla de la corriente portadora de las partfculas, F2, y en la corriente de efluente caliente y/o acelerado, F1, y en la transferencia de energfa desde el gas efluente directamente a las partfculas del material sin procesar. En la Figura 7, las velocidades resultantes de las partfculas y la anchura de la pulverizacion son menores que las velocidades de las partfculas y la anchura de pulverizacion que se muestran en la Figura 8, como resultado de la mejor mezcla, posibilitada por la adicion de los cheurones. Ademas, la Figura 9 muestra el resultado de un modelo CFD obtenido de una corriente de velocidades de partfculas inyectadas axialmente para un proceso de pulverizacion en fno, como el que se modelo en la Figura 2, con el uso de cheurones inclinados hacia fuera, tal y como se muestra en la Figura 5, segun una realizacion de la presente invencion. Tal y como se muestra en la Figura9, las velocidades de las partfculas han aumentado aun mas que con cheurones rectos (Figura8), lo que pone en evidencia que la transferencia de energfa procedente del gas efluente a las partfculas es aun mejor cuando se usan los cheurones inclinados hacia fuera. De este modo, la introduccion de cheurones, y mas todavfa en el caso de los cheurones inclinados hacia fuera, se ha aumentado la velocidad total de las partfculas y se ha extendido el campo de partfculas bien a la corriente de efluente.

La aplicacion de cheurones en los puertos de inyeccion axial puede mejorar cualquier proceso de pulverizacion termica que utilice inyeccion axial. Por ello, las realizaciones de la presente invencion son muy adecuadas para corrientes de lfquidos que soportan partfculas alimentadas axialmente, asf como para corrientes de gases que soportan partfculas. En otra realizacion, se pueden mezclar dos corrientes que soportan partfculas. En otra realizacion mas, se pueden mezclar dos o mas corrientes de gas, mediante la disposicion secuencial de puertos de inyeccion axial, junto con una etapa adicional para la mezcla en una corriente portadora de partfculas. Aun en otra realizacion, los cheurones se pueden aplicar a un puerto que introduce un flujo de efluente en un angulo oblicuo, mediante la incorporacion de uno o mas cheurones en el borde delantero del puerto, cuando entra en la camara de la corriente de efluente.

En otra realizacion, la mezcla de corrientes se puede realizar de acuerdo con la presente invencion en aire ambiente, en un entorno de baja presion, en un vacfo o en un entorno con atmosfera controlada. Tambien, la mezcla de corrientes se puede realizar de acuerdo con la presente invencion a cualquier temperatura adecuada para procesos de pulverizacion termica convencionales.

Cualquier experto en la tecnica puede concebir otras mejoras en el aparato, asf como en el empleo de formas distintas de la triangular para los cheurones. Este aparato funcionara en cualquier pistola de pulverizacion termica que utilice inyeccion axial para introducir un gas portador que soporta partfcuias, asf como lfquidos, corrientes de efluentes adicionales, y gases reactivos.

Cualquier experto en la tecnica podra concebir sin dificultad otras ventajas y modificaciones. Por lo tanto, la invencion, en sus aspectos mas generales, no se limita a los detalles concretos ni a las realizaciones representativas que se han mostrado y se han descrito en la presente memoria. Por consiguiente, se pueden hacer varias

modificaciones sin salir del alcance del concepto general de la invencion, tal y como esta definido en las reivindicaciones anexas.

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REIVINDICACIONES

1. Un metodo para realizar un proceso de pulverizacion termica, que incluye:

el calentamiento y/o la aceleracion de un gas para formar una corriente de gas efluente; la alimentacion de una corriente portadora que soporta partfculas a traves de un puerto de inyeccion axial (114) a dicha corriente de gas efluente para formar una corriente mezcla de ambos; y hacer impactar la corriente mezclada sobre un sustrato para formar un recubrimiento

caracterizado por que dicho puerto de inyeccion axial (114) comprende una pluralidad de cheurones (120) situados en un extremo distal de dicho puerto de inyeccion axial (114).
2. El metodo de la reivindicacion 1, en el que dicha pluralidad de cheurones (120) promueve la mezcla de dicha corriente de gas efluente y de dicha corriente que soporta partfculas.
3. El metodo segun una de las reivindicaciones anteriores, en donde dicho metodo se realiza en el vado.
4. El metodo segun una de las reivindicaciones 1 a 3, en donde dicho metodo se realiza en condiciones ambientales normales.
5. El metodo segun una de las reivindicaciones anteriores, en donde dicho metodo se realiza bajo condiciones atmosfericas controladas.
6. El metodo segun una de las reivindicaciones anteriores, en donde dicha corriente portadora que soporta partfculas es un gas o un lfquido o un lfquido pulverizado para comportarse como gas.
7. El metodo segun una de las reivindicaciones anteriores, en donde dicha pluralidad de cheurones (120) estan inclinados hacia fuera, hasta un diametro mayor que el del extremo distal de dicho puerto de inyeccion (114), en especial entre 0 y 20 grados, aproximadamente.
8. El metodo segun una de las reivindicaciones 1 a 6, en donde dicha pluralidad de cheurones (120) estan inclinados hacia dentro, hasta un diametro menor que el del extremo distal de dicho puerto de inyeccion (114), en especial entre 0 y 20 grados, aproximadamente.
9. El metodo segun una de las reivindicaciones anteriores, en donde la pluralidad de cheurones (120) son de diferentes tamanos.
10. El metodo segun una de las reivindicaciones anteriores, en donde dichos cheurones (120) estan situados radialmente alrededor de la circunferencia de dicho extremo distal.
11. Un aparato de pulverizacion termica, que incluye:

medios (104, 106, 108, 110, 112) para calentar y/o acelerar una corriente de gas efluente;

un puerto de inyeccion (114) disenado para alimentar axialmente una corriente que soporta partfculas a dicha

corriente de gas efluente y

una boquilla (118) en conexion para fluidos con dichos medios de aceleracion (104, 106, 108, 110, 112) y dicho puerto de inyeccion (114), caracterizado por que dicho puerto de inyeccion axial (114) comprende una pluralidad de cheurones (120) situados en un extremo distal de dicho puerto de inyeccion axial (114).
12. El aparato de pulverizacion termica de la reivindicacion 11, en donde dichos cheurones (120) estan situados formando un angulo de hasta 90 grados, hacia dentro o hacia fuera, con respecto a un plano que define el extremo distal de dicho puerto de inyeccion axial (114).
13. Un aparato de pulverizacion termica (100), que incluye:

un componente (104, 106, 108, 110, 112) para calentar y/o acelerar un gas efluente, configurado de modo que da lugar a un chorro de gas efluente;

un puerto de inyeccion axial (114) configurado para alimentar axialmente una corriente de fluido a dicha corriente de gas efluente y

una boquilla (118) en conexion para fluidos con dicho componente (104, 106, 108, 110, 112) de aceleracion del gas efluente y dicho puerto de inyeccion (114),

caracterizado por que el puerto de inyeccion axial (114) comprende una pluralidad de cheurones (120).
14. Un puerto de inyeccion axial para una pistola de pulverizacion termica (100) que comprende un tubo cilmdrico que tiene una entrada y una salida, estando dicha entrada configurada de modo que puede recibir un flujo de fluido a

traves de dicho tubo cilmdrico y comprendiendo dicha salida una pluralidad de cheurones (120) distribuidos de forma radial sobre la circunferencia de dicha salida.
15. El puerto de inyeccion axial de la reivindicacion 14, en donde dicha pluralidad de cheurones (120) estan 5 inclinados hacia fuera, hasta un diametro mayor que el de la salida de dicho puerto de inyeccion (114) o en donde dicha pluralidad de cheurones (120) estan inclinados hacia dentro, hasta un diametro menor que el de la salida de dicho puerto de inyeccion (114).